[发明专利]超高导热金属基线路板及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有超高导热性能的金属基线路板及其制备方法，属于电子技术领域。

背景技术

在工业上，一些热源或者光源，例如新兴的LED器件或模组，往往需要快速导热和散热。LED具有节能、环保等优点，成为第四代固体照明灯具。LED从信号指示灯发展到照明灯具领域需要提高功率，即研发大功率芯粒，这需要解决很多问题，其中大功率芯粒的导热散热是一个必须解决的技术问题。采用具有高导热散热性能的线路基板进行高功率LED的封装是一个有效的技术途径。

LED封装基板可以包括FR4、覆铜铝基板、陶瓷基板、高导热金属基板。前两者由于导热系数很低不能满足高功率芯粒的散热需求，而陶瓷基板由于成型困难、难以获得大面积板材且成本难以降低，不能够满足大规模使用，因此目前LED封装基板发展的重点集中在金属基板。

采用AIN（氮化铝）陶瓷基板封装的大功率LED器件热阻比铝基基板、氧化铝基基板封装的LED器件低54.9%、40.2%。铝本身的导热效率跟AIN陶瓷的热导率相近，但是AIN陶瓷基板封装的大功率LED器件热阻比铝基基板低54.9%，归因于铝基板上的绝缘层，该绝缘层热导率一般都在3W/mK以下，因此，相比与带有绝缘层的铝基板，AIN陶瓷涂层基板这种高导热而且又绝缘的基板可以有效地改善制约大功率LED发展的瓶颈，尤其是对于多芯片LED集成模块，可提高其出光效率及工作可靠性。

目前大多数AlN陶瓷基板的制造方式为采用陶瓷粉末烧结而成，这种方式制作的线路板具有材料脆性较大，不能制作成较大面积的线路板产品且不易加工成型；此外，由于烧结温度较高，在金属基板上实现AlN陶瓷烧结成本高且产品良率低。

目前还有一种做法为采用Al₂O₃（氧化铝）陶瓷基板封装大功率LED器件，但是Al₂O₃陶瓷基板的制造方式为采用电解槽在金属基板上通过阳极氧化制备Al₂O₃涂层作为绝缘导热层，成本较高，且性能不稳定，制作过程耗能且污染环境。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种具有超高导热性能的金属基线路板，即在金属基板材如铝、铜等表面涂敷一层AlN陶瓷涂层或者AlN+DLC复合涂层构成的超高导热线路板，应用在大功率LED器件或模组等需要超高导热的领域，在满足电器绝缘要求的同时提高基板的导热散热能力。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种超高导热金属基线路板，其特征在于：包括金属板材，所述金属板材的上方依次设有通过PVD方法镀的用于绝缘导热的AIN陶瓷涂层，以及用于导电的Cu涂层。

优选的，所述AIN陶瓷涂层和Cu涂层之间还镀设有一层DLC涂层。

优选的，当所述金属板材为非铝金属材料时，所述金属板材和AIN陶瓷涂层之间还镀设有一层起过渡作用的Al涂层。

优选的，所述AIN陶瓷涂层的厚度为30～40微米；所述Cu涂层的厚度为30～60微米；所述DLC涂层的厚度为2～4微米；所述Al涂层的厚度为0.5～0.7微米。

本发明还揭示了前述的超高导热金属基线路板的制备方法，依次包括如下步骤，

第一，金属板材清洗步骤：用超声波设备清洗金属板材，并烘干；

第二，抽气预处理步骤：将所述金属板材安装于真空镀膜室中，并将真空镀膜室抽气至5.0×10^-3Pa以上的真空度；

第三，离子清洗步骤：将真空镀膜室的真空度抽至高于5.0×10^-4Pa，向真空镀膜室内通入99.999%以上纯度Ar，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为0.3-0.7Pa；开启离子源电源及偏压电源；所述偏压电源采用高频脉冲电源，电压为-3kV，频率40kHz~60kHz，占空比60~99%，离子清洗时间为20分钟；

第四，AIN陶瓷涂层沉积步骤：真空度高于5.0×10^-4Pa，向真空镀膜室内通入99.999%以上纯度Ar，流量20sccm，同时通入99.999%以上纯度N₂，流量80sccm，并保持真空镀膜室内的工艺真空度为2.0~5.0Pa，开启一对带有铝靶溅射阴极的中频溅射电源，电源功率20kW；并同时开启偏压电源，偏压电源采用射频电源，功率1.0kW；沉积时间240分钟；